Effekt av sen middag på nattlig metabolisme

Fedme er en epidemi som bidrar til betydelig global sykelighet og dødelighet. Mer enn bare å være en manifestasjon av overdreven spising, fedme og metabolsk syndrom kan også være konsekvensen av upassende tidspunkt for matinntak. Nærmere bestemt, å spise flere kalorier senere på dagen bidrar til større vektøkning og metabolsk syndrom. Mekanismen som senere spising skader stoffskiftet er ikke fullt ut forstått. Måltidsfordøyelse, absorpsjon og oksidasjon kan påvirkes av døgnrytme og søvn/våknestatus. Søvn induserer en regulert reduksjon i metabolsk hastighet, noe som forventes å svekke oksidasjonen av inntatt fett.

Etterforskere antar at å spise middag kl. 22.00, nær søvntid (23.00), sammenlignet med vanlig tid (18.00) vil føre til nedsatt nattlig metabolsk profil og redusert fettsyreoksidasjon av inntatt fett. Etterforskere vil teste denne hypotesen i en randomisert crossover-studie som sammenligner rutinemiddag (RD) med sen middag (LD) på den nattlige metabolske profilen, og vurderer oksidasjon av inntatt fett ved å bruke en stabil isotopsporer. Hvis etterforskere kan demonstrere at nattlig metabolsk profil og oksidasjon av eksogent fett påvirkes av tidspunktet for middagen, kan etterforskerne målrette disse veiene for å bekjempe fedme og relaterte metabolske konsekvenser.

Studieprosedyrer:

Etterforskere vil utføre en randomisert cross-over-studie av RD versus LD på metabolsk funksjon over natten hos friske frivillige. Forsøkspersonene vil rapportere til Bayview Astma- og Allergisenter for screening og samtykke. Hvis deltakerne gir skriftlig informert samtykke, vil deltakerne gjennomgå en anamnese og fysisk undersøkelse. Hver deltaker vil komme til Clinical Research Unit (CRU) for 2 besøk (RD eller LD), som hver består av 2 påfølgende netter (akklimatiseringsnatt, deretter studiekveld). RD- og LD-besøket vil foregå med ca. 3-4 ukers mellomrom, og skje i tilfeldig rekkefølge for å tillate utvasking av effekter og sporstoffer. For å ta hensyn til potensielle metabolske effekter av menstruasjonssykluser, vil kvinner studert i samme fase av menstruasjonssyklusen (besøk vil være ~4 ukers mellomrom). Deltakerne vil ikke ha noen rutinemessig behandling eller pågående behandling avbrutt for å melde seg på studien.

Generell besøksplan:

Hvert av de to besøkene (3-4 ukers mellomrom) består av to påfølgende netter som følger:

• Dag 1: Kveldsopptak til CRU.
• Natt 1: Sov i CRU uten overvåking (tilvenningsnatt)
• Dag 2: Standardiserte måltider og stabil isotopinntak med enten RD eller LD, IV-prøvetaking (hvert 60. minutt)
• Natt 2: Sov i CRU med polysomnograf (PSG) og IV-prøvetaking (hvert 60. minutt)
• Dag 3: Standardisert frokost, IV prøvetaking (hvert 60. min), utskriving

Detaljerte prosedyrer:

Før CRU-ankomst: I 3 dager før hver CRU-innleggelse vil deltakerne bli bedt om å holde seg til en vanlig søvn-våkne-syklus, stå opp kl. 07.00 og sove kl. 23.00 og spise 3 måltider om dagen med middag senest enn 19:00.

Dag 1 + natt 1: Forsøkspersonene vil gjennomgå en kort historie og fysisk undersøkelse. (Dette kan skje på en dag fjernt fra innleggelse til CRU, eller samme ettermiddag som CRU-innleggelse.) Kl. 20.00 vil forsøkspersonene rapportere til den kliniske forskningsenheten og gjennomgå antropometrisk vurdering inkludert vekt, høyde, nakke og midjeomkrets. Det forventes at deltakerne er ferdig med middagen ved ankomst.

Natt 1: Forsøkspersonene vil få et privat rom i CRU-søvnen. Lysene slås av klokken 23.00 og tennes klokken 07.00 neste morgen. Dette er en tilvenningsnatt; ingen polysomnografisk overvåking vil bli utført.

Dag 2 + Natt 2: Emner vil bli vekket kl. 07.00. Forsøkspersoner kan delta i stillesittende aktiviteter i CRU, men deltakerne vil ikke få lov til å sove eller delta i aggressiv trening. Deltakerne vil få fire standardmåltider kl. 08.00, 13.00, 18.00 og 22.00. Kilokaloriinnholdet i hvert måltid, som en prosentandel av det totale daglige inntaket, er vist i tabellen nedenfor og avhenger av om deltakerne er under RD- eller LD-forhold

Hvert måltid vil ha en makronæringssammensetning på omtrent 50 % karbohydrat, 30 % fett og 20 % protein, men den endelige dietten vil bli formulert med Institutt for klinisk og translasjonsforskning (ICTR) tjenester for å gjenspeile typiske vestlige kostholdsmønstre. To perifere IV-er vil bli plassert for blodprøvetaking under søvn, med en som backup ved svikt i en IV. IV-slange vil bli utvidet til et tilstøtende kontrollrom slik at blodprøver kan tas uten å forstyrre forsøkspersonen.

Stabil isotopinntak: Etterforskere bruker en validert teknikk for å kvantifisere forskjeller i fettsyreoksidasjon (FAO) ved å gi en oral væskedose på 15 mg/kg kroppsmasse av [2H31]palmitat tatt med middag (kl. 18.00 på RD-natten, eller 22. :00 på LD natt). Isotopen løses opp i en varm (60 °C) flytende shake (melk eller andre emulgatorer) som følger med som drikke til middagen. FAO vil deretter kvantifiseres ved timelig vurdering av inkorporering av deuterium i plasma 2H2O ved bruk av et isotopforhold MS (IR/MS), noe som eliminerer behovet for innsamling av utåndet karbondioksid (CO2), vurdering av variasjon i karbondioksidforbruk (VCO2), eller acetatkorreksjon nødvendig med karbonmerkede fettsyresporere. Forsøkspersonene vil også innta 0,4 g/kg kroppsmasse H218O slik at det totale kroppsvannvolumet kan beregnes i henhold til metoden til Schoeller og van Santen. FAO-hastigheten vil bli bestemt av overskudd av plasma 2H ganger totalt kroppsvann, mens prosent utvinning av deuterium vil bli bestemt ved å dele på dose av 2H administrert.

Natt 2: Hver studiekveld fra kl. 23.00 til 07.00 vil det bli utført en PSG. Søvnstudien vil omfatte elektroencefalografi, elektrookulografi, oksygenering og respirasjonsanstrengelse. Respirasjonsanstrengelse vil bli målt ved thoracoabdominal bevegelse vurdert av kvikksølv strain gauges. Overflateelektroder vil bli plassert ved C3A2 og C3O1, en submental elektrode, og venstre og høyre elektrookulogram vil bli brukt til å iscenesette søvn. Elektrokardiograf (EKG)-sporing vil bli registrert fra tre brystelektroder. Kontinuerlig måling av oksygenmetning vil bli registrert med et øreoksymeter (modell nr. 472-1A, Hewlett Packard, Waltham, Mass). Signaler fra elektroencefalograf, EKG, elektromyogram, elektrookulogram, respiratorisk belastningsmåler, øreoksymeter og termistorer vil bli registrert på en datamaskin med RemLogic-programvare.

Blodarbeid:

Blodprøver vil bli tatt med 60 minutters intervaller som begynner kl. 17.00 og fortsetter til neste dag som vist i fig. 1, og strekker seg over 20 tidspunkter. Hver blodprøve vil være på 4 cc i volum og plasseres i lavendel-topprør (EDTA) for sentrifugering for å oppnå plasma. Celler fjernes fra plasma ved sentrifugering i 10 minutter ved 1500 x ved bruk av en nedkjølt sentrifuge. Etter sentrifugering vil plasma overføres til kryovialer for lagring. Morgenprøven ved endelig oppvåkning (07:00) vil være 12 cc (3 rør) siden etterforskere planlegger ytterligere analyser med denne prøven (lipidpanel, inflammatoriske markører) og 4 cc vil beholdes som fullblod for fremtidig potensiell analyse . Prøver vil bli frosset ved -80 °C for forskning knyttet til metabolske effekter av middagstid, med samtykke fra deltakerne. Totalt vil det innsamlede blodet være ca. 88 cc, noe som er mye mindre enn ved en bloddonasjon.

Dag 3: Deltakerne vil få frokost med samme sammensetning som på dag 2, kl. 08:00. Metabolsk respons på måltidet vil bli vurdert med 4 timers ekstra blodprøver.

Dobbeltenergi røntgenabsorptiometri (DEXA):

En DEXA-skanning vil bli brukt til å estimere fettmassen, som vil være en av variablene analysert som en prediktor for metabolske responser på endret måltidstid. Kun 1 DEXA-skanning er nødvendig per deltaker og kan skje under alle besøksdagene.